基于ARM处理器的蜂蜜蔗糖快速检测仪的研制与应用

　　1 引 言

　　蜜蜂采集自然界植物的花蕊、花粉，经其唾腺内的酶素和蜜囊(胃)的反复转化，将花蜜中的蔗糖分解为还原糖，即葡萄糖和果糖。通常来讲，蔗糖含量越低、还原糖含量越高的蜂蜜质量越好。蜂蜜质量的国家标准中要求蜂蜜中蔗糖含量不超过 5%，还原糖含量不低于60%(出口标准要求高于65%)[1]。

　　蜂蜜国家标准中规定蜂蜜中蔗糖含量的测定方法为液相色谱示差折光检测法[1]。但是液相色谱法所用仪器昂贵，并且无法在现场进行快速检测。因此，本文研制了一种可用于现场检测的便携式蜂蜜蔗糖快速检测仪，检测时间仅为10～30 分钟。本文采用ARM 处理器作为仪器的逻辑控制核心，通过充分利用处理器的硬件资源和计算能力，简化了电路设计，并提供了良好的人机界面。

　　2 工作原理

　　仪器的测量原理是比色分析方法，即通过测量样品中的蔗糖与显色剂(长春吉大·小天鹅仪器有限公司生产)的反应产物在可见光区的吸收光谱，应用Beer 定律(在一定条件下，吸光度与被测物质浓度成正比，A = abc)来计算样品中的蔗糖含量。

　　根据比色分析方法的原理，检测的工作流程如图1 所示。

　　3 仪器软硬件结构

　　3.1 硬件结构

　　仪器硬件由微处理器、超高亮LED 光源/ 单色器、集成光电传感器、圆柱形具塞比色瓶、LCD 显示模块、微型打印机和触摸屏构成;仪器软件由嵌入式控制软件和PC 机数据处理/ 存储软件构成，系统框图如图2。

　　仪器的光电检测器采用TSL 系列光频转换器，该系列检测器使用硅光电二极管来测量光强，具有响应快(μ s 级)、重复性和稳定性好、不易老化、疲劳等优点，并且其输入输出信号电平都是TTL 兼容的，输出的频率信号可直接被微控制器采集，无需信号放大和A/D 转换系统。仪器的LCD 显示模块采用图形点阵式液晶显示模块，其控制器为日本东芝(Toshiba)公司的T6963C，输入数据来自 MCU 的 8 位并行数据接口。仪器的微型打印机采用内置中文字库的微型热敏式打印机，输入数据来自 MCU 的 8 位并行数据接口。仪器的触摸屏采用电阻式触摸屏。

　　嵌入式处理器是系统硬件中最核心的部分，仪器中采用的是飞利浦(PHILIPS)单片16/32 位微控制器LPC2136[2]。LPC2136 基于ARM 架构，具有32kB 的片内静态RAM，256KB 的片内Flash 程序存储器(128 位宽度接口/ 加速器可实现高达60 MHz 工作频率)，可完全满足仪器的需求，所以系统设计时没有在处理器外部扩展存储器。LPC2136的外设接口非常丰富，在仪器中采用其自带的A/D 转换器测量触摸屏输入的模拟信号，采用计数器测量光电转换器输出的频率信号。